Bien voir en plongée……C’est pas facile…….

La vision• Pour voir il faut l’ œil.• Il faut aussi de la lumière.• Mais l’ œil est fait pour voir dans l’air.• Dans l’eau l’œil « voit trouble »• Alors on ajoute le masque pour voir dans l’eau.• Mais la vision est différente, déformée.

La lumière• Qu'elle provienne d'une source naturelle, comme le soleil, ou d'une

source artificielle (lampes d'éclairage, flash électronique), la lumière est une radiation électromagnétique qui se propage de façon rectiligne à partir de sa source dans toutes les directions, chaque direction pouvant être matérialisée par une demi-droite sur laquelle on dit que la lumière se propage et qu’on appelle par extrapolation « Rayon Lumineux ».• elle est composée d'un mélange de radiations de différentes

longueurs d'onde qu’on appelle « ondes lumineuses ».• Spectre et longueurs d’onde

Composition de la lumière La lumière qui nous parait blanche est en fait constituée d'un mélange de

couleurs, couleurs que l’on peut observer lors d'un arc-en-ciel. Les gouttelettes d'eau en suspension dans l'air forment effet de prisme et décomposent la lumière en une gamme chromatique allant du bleu/violet au rouge foncé.

Ceci peut être démontré en utilisantun prisme réel,et inversement siOn peint cesMêmes couleurssur la Roue de newton, en la faisant tourner,On obtient à nouveau du blanc.

L’absorption de la lumière

• l'absorption de l'énergie des photons par transition de niveau d'énergie des atomes et des molécules constituants l'eau de mer se transforme en chaleur. (au soleil l’eau chauffe)• Le premier constituant de l'eau de mer c'est l'eau ! L'eau pure est pour la

lumière un milieu très absorbant, en particulier pour les infrarouges.• Au second rang, du point de vue de l'absorption on trouve les

substances organiques en suspension.• On pourrait dire que l’eau « ralentit » la vitesse des photons qui

pénètrent l’eau jusqu’à les stopper. (noir)

• Cela se traduit par la perte de luminosité.

L’absorption de la lumière

• Les Objets Solides opaques: ils ne renvoient que la lumière qu’ils n’absorbent pas• Les objets solides semi-transparents: Ils ne laissent passer que la

lumière qu’ils n’absorbent pas, mais elle est atténuée car selon l’épaisseur traversée elle est en partie absorbée. C’est le cas des filtres de couleurs.• Les objets transparents: ils laissent passer toutes les couleurs mais si

l’épaisseur est importante il y aura des pertes de luminosité

La lumière en mer

• La lumière en provenance du soleil est atténuée par l'atmosphère avant d'atteindre la surface de l'eau• sous l'eau on constate que l'atténuation est considérable, les

infrarouges sont absorbés dans le premier mètre et peu de lumière atteint les 100 mètres. Au delà de 1000 mètres c'est la nuit noire.• Comme dans tous les milieux deux phénomènes contribuent à

l'atténuation de la lumière : L'absorption et la diffusion

Evolution du spectre de la lumière naturelledans l'atmosphère et dans l'eau (dans le cas d'une eau très claire)

La diffusion de la lumière

• La diffusion de la lumière est le résultat de plusieurs phénomènes physiques que l'on rencontre lorsque des inhomogénéités optiques du milieu provoquent des changements aléatoires de la direction des rayons lumineux.• Cela est dû par exemple à la présence de particules en suspension ou

de particules constituées de molécules d'eau de densité différente du milieu environnant, ou de zone de changement de température (thermocline).• On a alors une combinaison de la de la réflexion, de la réfraction et de

la diffraction

Energie relative(100% à la surface)pour une eau claireet pour une eau troubleriche en matièresorganiques.

On observe une atténuation beaucoup plus importante pour les eaux côtières riches en suspensions d'origine organique. Dans l'eau claire l'atténuation est minimale pour la couleur bleue, alors que dans l'eau trouble elle est minimale pour les couleurs verte et jaune

Réflexion et réfraction: Le dioptre plan• Dioptre plan : surface de séparation entre 2 milieux différents.• En plongée:• Surface air/eau, pour un rayon lumineux qui rentre dans l’eau.• Surface eau/verre et verre/air, pour un rayon lumineux qui rentre

dans le masque.

• Voyons comment ça fonctionne…..

L’expérience du bâton droit, plongé dans l’eau et que l’on voit cassé.

L’angle de réfraction dépend des « indices de réfraction » des deux milieux traversés.

Indice de réfraction

Rapport =• vitesse de la lumière dans le vide absolu(célérité)vitesse de la lumière dans un autre milieu

indice de l’air =1indice de l’eau = 330000km/seconde =1.33 (225000km/seconde)indice du verre = 1.52

Variation du rayonnement solaire La saison, l'heure, le lieu : lorsque le soleil est bas à l'horizon, les rayons traversent sur une plus grande longueur les couches denses de l'atmosphère, provoquant, une absorption du bleu et de ce fait une plus forte proportion de rayonnement rouge visible (beau coucher de soleil)

L'état de l'atmosphère : brumes et poussières laissent passer plus de radiations rouges et jaunes que de radiations bleues. Par contre, dans une atmosphère très pure (haute montagne, mer), c'est l'inverse qui se produit et les radiations bleues abondent par rapport aux radiations rouges.

Diffraction• Ce phénomène lié à la nature ondulatoire de la lumière, est dû à la

présence d’obstacles ou d’orifices de très petites dimensions, qui dévient en l’atténuant la lumière

Si on fait passer de la lumière par un diaphragme (un trou), on obtient sur un écran une petite tache circulaire dont le diamètre est celui du faisceau ; si on referme le diaphragme progressivement, on constate que, lorsque l’orifice devient très petit, cette tache, au lieu de diminuer, s’agrandit ! Une partie de la lumière s’est propagée rectilignement, mais une autre a obliqué. On dit que la lumière a été diffractée.

C’est ce qui se passe quand la mer est agitée,(particules) ou quand il y a beaucoup de plancton)

Mer agitée• la luminosité est altérée lorsque la mer est agitée, car les particules

en suspension sont plus nombreuses et la surface de l’eau réfléchit et réfracte plus les rayons lumineux.

CONCLUSIONS sur la visibilité:• Mer calme et entre 9h00 et midi=

meilleure visibilité, orientation facilitée

• Mer calme et après midi= un peu moins de visibilité, attention la nuit tombe vite sous l’eau…

• Mer agitée= mauvaise visibilité et luminosité, attention à l’orientation, et prévoir des lampes.

Le Masque

• En plongée on utilise une succession de dioptres• Surface air/eau, pour un rayon lumineux qui rentre dans l’eau.• Surface eau/verre et verre/air, pour un rayon lumineux qui rentre

dans le masque.

Effet loupe

Lié à l’indice de réfraction

D’=distance fictive

D=distance réelle

n=indice de réfraction eau=1.33=4/3

D’=D =D = 3/4D

n 4/3

soit ¼ plus près Effet loupe

Lié à l’indice de réfraction

n=indice de réfraction eau=1.33=4/3

T=taille réelle

T’=taille fictive

T’=Txn=Tx4/3

soit 1/3 plus gros

Donc se rappeler qu’en Plongée• Montrer les choses avec une échelle de taille : sa main, sa lampe, une règle.• Risque de confondre ses plongeurs quand on croise une autre palanquée (prendre des

repères en surface autres que la couleur)• Comment surveiller les plongeurs en exploration ( les mettre en arrière, sur les côtés,

devant ?)• La zone thoracique qu’ on ne voit pas bien :aider la personne en difficulté qui ne gère pas bien son matériel.• Pour faire les signes, bien en face du masque du plongeur• la procédure en cas de perte de palanquée (faire le 360° et regarder au dessus, en dessous)• Avoir une lampe pour redonner les couleurs

Diminution du champ visuel La jupe, le tour du masque et la réfraction

1.champ visuel sans masque dans l’air2.champ visuel avec le masque dans l’air3.champ visuel avec le masque dans l’eau